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JP4363345B2 - Hot-rolled steel sheet for hydroforming, its manufacturing method, and electric-welded steel pipe for hydroforming - Google Patents

Hot-rolled steel sheet for hydroforming, its manufacturing method, and electric-welded steel pipe for hydroforming Download PDF

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JP4363345B2 JP2005079526A JP2005079526A JP4363345B2 JP 4363345 B2 JP4363345 B2 JP 4363345B2 JP 2005079526 A JP2005079526 A JP 2005079526A JP 2005079526 A JP2005079526 A JP 2005079526A JP 4363345 B2 JP4363345 B2 JP 4363345B2
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Description

本発明は、ハイドロフォーム加工用熱延鋼板、その製造方法及びハイドロフォーム加工用電縫鋼管に関する。例えば、本発明は、自動車車体の、ハイドロフォーム加工により成形される、例えば構造部材や足回り部材等の素材として特に好適に用いられるハイドロフォーム加工用熱延鋼板と、その製造方法と、ハイドロフォーム加工用電縫鋼管とに関する。   The present invention relates to a hot-rolled steel sheet for hydroforming, a manufacturing method thereof, and an electric-welded steel pipe for hydroforming. For example, the present invention relates to a hot-rolled steel sheet for hydroforming, which is formed by hydroforming of an automobile body, and is particularly preferably used as a material such as a structural member or a suspension member, a manufacturing method thereof, and hydroforming It relates to an electric resistance welded steel pipe.

周知のように、近年、特に地球温暖化防止のために炭酸ガスの総排出量を削減することが世界的規模で求められている。例えば自動車に関しても燃費向上による排出ガスの削減が強力に推進されている。自動車の燃費向上の方策の一つとして、自動車車体のさらなる軽量化が要求されている。その一方で、衝突安全性を高めるために自動車車体の剛性向上による衝撃吸収能の向上も求められている。これら様々な要求を満足して自動車車体の軽量化及び高剛性化をいずれも高次元で達成するには、自動車車体用鋼板のいっそうの高強度化及び薄肉化を図ることが不可欠となる。   As is well known, in recent years, there has been a global demand for reducing the total amount of carbon dioxide emissions, particularly in order to prevent global warming. For example, for automobiles, the reduction of exhaust gas by improving fuel efficiency is being strongly promoted. As one of the measures for improving the fuel efficiency of automobiles, further weight reduction of automobile bodies is required. On the other hand, in order to improve the collision safety, the improvement of the impact absorbing ability by the improvement of the rigidity of the automobile body is also required. In order to satisfy these various requirements and achieve both a light weight and a high rigidity of the automobile body at a high level, it is indispensable to further increase the strength and thickness of the steel sheet for the automobile body.

このような状況にあって、近年、高強度鋼からなる鋼板又は鋼管にハイドロフォーム加工を行うことによって、自動車車体の構造部材や足回り部材を製造することが検討されている。ハイドロフォーム加工とは、略述すると、ダイスの代わりに液圧を利用して素材を成形するものであり、具体的には、上下の金型で鋼板ないしは鋼管を固定し、液圧により膨れ出させて、型になじませるようにして成形する方法である。ハイドロフォーム加工により製造された構造部材や足回り部材を供給することが可能になれば、部品数や溶接箇所の低減等による軽量化や低コスト化を図ることができるとともに、自動車車体の剛性を高めることができるために衝突安全性の向上も図ることができる等、多大なメリットが期待される。   Under such circumstances, in recent years, it has been studied to manufacture a structural member and a suspension member of an automobile body by hydroforming a steel plate or steel pipe made of high-strength steel. In short, hydroforming is the process of forming a material using liquid pressure instead of a die. Specifically, a steel plate or a steel pipe is fixed with upper and lower molds, and the material is swollen by liquid pressure. It is the method of making it shape | mold and let it adapt to a type | mold. If it becomes possible to supply structural members and suspension members manufactured by hydroforming, weight and cost can be reduced by reducing the number of parts and welded parts, and the rigidity of the car body can be reduced. Since it can be increased, a great merit can be expected, such as an improvement in collision safety.

このようなハイドロフォーム加工のメリットを十分に生かすには、これに適した材料が必要である。具体的には、ハイドロフォーム加工における膨出加工時に割れを生じないとともに加工コストを極力上昇させない素材を用いることが重要である。   In order to make full use of the merits of such hydroforming, a material suitable for this is required. Specifically, it is important to use a material that does not cause cracks during bulge processing in hydroforming and does not increase the processing cost as much as possible.

特許文献1〜3には、ハイドロフォーム性に優れた素材として、フェライト主体の組織又はフェライト単相の組織を有する鋼板が開示されている。この理由を、特許文献1では、素材にフェライトとともにフェライト以外の硬質な第2相 (例えばパーライト、マルテンサイトあるいはセメンタイト等) が存在すると、ハイドロフォーム加工の際の塑性変形の比較的初期に軟質なフェライトと硬質な第2相との界面を起点とした割れを生じてしまうためとしており、また、特許文献2、3では、延性を劣化させないためとしている。このように、特許文献1〜3には、ハイドロフォーム性を向上させるためには、フェライト主体の組織とすることが望ましいことが開示されている。   Patent Documents 1 to 3 disclose steel sheets having a ferrite-based structure or a ferrite single-phase structure as a material excellent in hydroformability. For this reason, in Patent Document 1, if there is a hard second phase other than ferrite (for example, pearlite, martensite, or cementite) in the material, the material is soft at a relatively early stage of plastic deformation during hydroforming. This is because cracks starting from the interface between the ferrite and the hard second phase occur, and in Patent Documents 2 and 3, the ductility is not deteriorated. As described above, Patent Documents 1 to 3 disclose that it is desirable to use a ferrite-based structure in order to improve hydroformability.

また、特許文献4には、ハイドロフォーム加工の素材をフェライト主体の組織としながらも充分な強度を確保するために、低炭素鋼材にCuを添加して析出強化能を付与した素材にハイドロフォーム加工を行った後に熱処理を行うことによってフェライトの固溶強化や析出強化を利用して強度確保を図った発明が開示されている。
さらに、非特許文献1には、時効指数が10MPa以下の高ハイドロフォーム性を有する鋼管が開示されている。
In addition, Patent Document 4 discloses that hydroform processing is applied to a material that has been provided with precipitation strengthening ability by adding Cu to a low carbon steel material in order to ensure sufficient strength while making the material of hydroform processing mainly composed of ferrite. An invention has been disclosed in which strength is ensured using solid solution strengthening or precipitation strengthening of ferrite by performing a heat treatment after performing the above.
Further, Non-Patent Document 1 discloses a steel pipe having a high hydroforming property with an aging index of 10 MPa or less.

特開2001−32034 号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-32034 特開2000−119812号公報JP 2000-119812 特開2002−69584 号公報JP 2002-69584 A 特開2001−303193号公報JP 2001-303193 A CAMP-ISIJ vol.17(2004) 505頁CAMP-ISIJ vol.17 (2004) 505

特許文献1〜3に記載された発明にしたがって単にフェライト主体の組織としたのでは、ハイドロフォーム性は向上するものの、素材を高強度化することが難しくなるため、自動車車体の剛性を高めることが難しくなるおそれがある。   According to the inventions described in Patent Documents 1 to 3, simply forming a ferrite-based structure improves hydroformability, but it is difficult to increase the strength of the material. May be difficult.

また、特許文献4により開示された発明では、ハイドロフォーム加工を行って製造された構造部材や足回り部材に析出強化を図るために熱処理を行う必要がある。このため、この発明では、構造部材や足回り部材の製造工程が煩雑化して製造コストが嵩む。周知のように、自動車車体の構造部材や足回り部材には製造コストが低廉であることも強く求められており、このような観点からすると、実際にこの発明を実施することは難しい。   Further, in the invention disclosed in Patent Document 4, it is necessary to perform heat treatment in order to strengthen precipitation in structural members and suspension members manufactured by hydroforming. For this reason, in this invention, the manufacturing process of a structural member or a suspension member becomes complicated, and the manufacturing cost increases. As is well known, structural members and suspension members of automobile bodies are also strongly required to be low in manufacturing cost. From this point of view, it is difficult to actually implement the present invention.

さらに、非特許文献1により開示された発明では、フェライト単相組織とはしていないため、ハイドロフォーム加工の際の塑性変形の比較的初期に軟質なフェライトと硬質な第2相との界面を起点とした割れが生じ易い。   Furthermore, in the invention disclosed in Non-Patent Document 1, since the ferrite single-phase structure is not used, the interface between the soft ferrite and the hard second phase is relatively early in the plastic deformation during hydroforming. Cracks are easily generated from the starting point.

このように、従来の発明にしたがって、素材である鋼板又は鋼管をフェライト主体の組織として引張強度を低下すれば、確かに、ハイドロフォーム加工における膨出加工の際の破断の発生を防止することは可能になるものの、当然のことながら、素材の強度は低下する。このため、特許文献4に開示されるようなハイドロフォーム加工後に熱処理を行ってハイドロフォーム加工により製造される自動車車体の構造部材や足回り部材を高強度化する必要が生じるため、自動車車体の構造部材や足回り部材の製造コストが嵩んでしまう。   Thus, according to the conventional invention, if the tensile strength is reduced with the steel sheet or steel pipe as the material as the main structure of ferrite, it is surely possible to prevent the occurrence of breakage during the bulging process in the hydroforming process. Naturally, the strength of the material is reduced, although it becomes possible. For this reason, since it is necessary to increase the strength of structural members and suspension members of an automobile body manufactured by hydroforming by performing heat treatment after hydroforming as disclosed in Patent Document 4, the structure of an automobile body The manufacturing cost of the member and the suspension member increases.

本発明者らは、組成及び製造条件が異なる多数の鋼板と、これらの鋼板を素材とする電縫鋼管とについて、ハイドロフォーム性に及ぼす組成の影響を調べた。その結果、C含有量を0.01%超0.1 %以下 (本明細書では特にことわりがない限り「%」は「質量%」を意味する)とあまり高くせずに、Tiを0.03%超0.2%以下含有させるとともにNbを0.002
%以上0.05%以下含有させることによって、500MPa以上の強度と、ハイドロフォーム加工による膨出加工の際にも割れを生じにくい優れたハイドロフォーム性とを有するハイドロフォーム加工用熱延鋼板及びハイドロフォーム加工用電縫鋼管を得ることができ、これらにハイドロフォーム加工を行って特に自動車車体の構造部材や足回り部材を製造すれば、ハイドロフォーム加工後の熱処理等を行う必要がないことを知見して、本発明を完成した。
The present inventors investigated the influence of the composition on hydroformability of a large number of steel sheets having different compositions and production conditions and ERW steel pipes made of these steel sheets. As a result, the C content is over 0.01% and 0.1% or less (in this specification, “%” means “mass%” unless otherwise specified), and Ti is over 0.03% and 0.2% or less. Add Nb 0.002
% To 0.05% by weight, hot-rolled steel sheet for hydroforming and hydroforming with strength of 500MPa or more and excellent hydroforming properties that do not easily cause cracks during hydroforming Knowing that there is no need to perform heat treatment after hydroforming, especially if structural parts and underbody members of automobile bodies are manufactured by hydroforming them. The present invention has been completed.

本発明は、C:0.01%超0.1%以下、Si:0.01%以上0.5%以下、Mn:0.1%以上2.0%以下、P:0.04%以下、S:0.03%以下、Al:0.001%以上0.1%以下、Ti:0.03%超0.2%以下、Nb:0.002%以上0.05%以下、N:0.01%以下、さらに、(a)式:−0.15<4(C+N)−(Ti+V+Nb/2+Mo/2)<0.2を満足し、残部Fe及び不純物からなる鋼組成を有し、引張強度が500(MPa)以上であるとともに引張強度(MPa)×単軸引張伸び(%)が13500(MPa・%)以上であることを特徴とするハイドロフォーム加工用熱延鋼板である。   In the present invention, C: more than 0.01% and 0.1% or less, Si: 0.01% or more and 0.5% or less, Mn: 0.1% or more and 2.0% or less, P: 0.04% or less, S: 0.03% or less, Al: 0.001% or more and 0.1% Ti: more than 0.03% and 0.2% or less, Nb: 0.002% or more and 0.05% or less, N: 0.01% or less, and (a) Formula: −0.15 <4 (C + N) − (Ti + V + Nb / 2 + Mo / 2) <0.2 And having a steel composition consisting of the balance Fe and impurities, the tensile strength is 500 (MPa) or more, and the tensile strength (MPa) × uniaxial tensile elongation (%) is 13500 (MPa ·%) or more. This is a hot-rolled steel sheet for hydroforming.

この本発明にかかるハイドロフォーム加工用熱延鋼板では、さらに、(i)V:0.3 %未満及び/又はMo:0.3 %未満を含有すること、及び/又は、(ii)Ca:0.0002%以上0.01%以下を含有することが望ましい。   In the hot-rolled steel sheet for hydroforming according to the present invention, (i) V: less than 0.3% and / or Mo: less than 0.3%, and / or (ii) Ca: 0.0002% or more and 0.01 % Or less is desirable.

別の観点からは、本発明は、上述した本発明にかかるハイドロフォーム加工用熱延鋼板を素材とし、管端固定条件でのハイドロフォーム成形における限界拡管率が(b)式:鋼管の引張強度(MPa)×限界拡管率(%)≧6000(MPa・%)を満足することを特徴とするハイドロフォーム加工用電縫鋼管である。ただし、(b)式における限界拡管率は、{ (破断部鋼管周長−素管周長)/素管周長}×100として求められる。   From another point of view, the present invention uses the hot-rolled steel sheet for hydroforming according to the present invention described above as a raw material, and the limit expansion ratio in hydroforming under a tube end fixing condition is the formula (b): tensile strength of steel pipe It is an electric resistance welded steel pipe characterized by satisfying (MPa) × limit expansion rate (%) ≧ 6000 (MPa ·%). However, the limit pipe expansion ratio in the equation (b) is obtained as {(rupture portion steel pipe circumference-base pipe circumference) / element pipe circumference} × 100.

本発明における「ハイドロフォーム加工用電縫鋼板」とは、液体の圧力によって成形もしくは加工する際の素材としての電縫鋼管を意味しており、例えばチューブハイドロフォームに供される電縫鋼管が例示される。   In the present invention, the term “hydroformed steel sheet for hydroforming” means an electric resistance steel pipe as a raw material when being formed or processed by the pressure of a liquid. For example, an electric resistance steel pipe used for tube hydroforming is exemplified. Is done.

さらに別の観点からは、本発明は、上述した鋼組成を有する、例えば連続鋳造スラブ等の鋼塊又は鋼片を、1150℃以上として熱間圧延を行い、(Ar点+100 ℃) 以下(Ar点−50℃) 以上で熱間圧延を終了した後、巻取りまでの時間を3〜60秒とし、300℃以上700℃以下で巻き取ることを特徴とするハイドロフォーム加工用熱延鋼板の製造方法である。 From another point of view, the present invention performs hot rolling with a steel ingot or steel slab such as a continuous cast slab having the above-described steel composition at 1150 ° C. or higher, and (Ar 3 points + 100 ° C.) or lower ( Ar 3 points-50 ° C) Hot-rolled steel sheet for hydroforming, characterized in that after hot rolling is completed, the time until winding is 3 to 60 seconds, and winding is performed at 300 ° C to 700 ° C. It is a manufacturing method.

本発明により、500MPa以上の強度と、ハイドロフォーム加工による膨出加工の際にも割れを生じにくい優れたハイドロフォーム性とを有するハイドロフォーム加工用熱延鋼板及びハイドロフォーム加工用電縫鋼管を、ハイドロフォーム加工後に熱処理を行うことなく、低コストで提供することができる。   According to the present invention, a hot-rolled hot-rolled steel sheet for hydrofoaming and an electric-welded steel pipe for hydrofoaming having a strength of 500 MPa or more and excellent hydrofoaming properties that hardly cause cracking during bulging by hydrofoaming, It can be provided at low cost without performing heat treatment after hydroforming.

このため、本発明に係るハイドロフォーム加工用熱延鋼板及びハイドロフォーム加工用電縫鋼管は、いずれも、各種産業機械等の構造部材の素材として、とりわけ自動車車体の構造部材の素材として、好適に使用することができる。   For this reason, the hot-rolled steel sheet for hydroforming and the electric resistance welded steel pipe for hydroforming according to the present invention are both suitable as materials for structural members of various industrial machines, particularly as materials for structural members of automobile bodies. Can be used.

以下、本発明に係るハイドロフォーム加工用熱延鋼板、その製造方法及びハイドロフォーム加工用電縫鋼管を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out a hot-rolled steel sheet for hydroforming according to the present invention, a manufacturing method thereof, and an electric resistance welded steel pipe for hydroforming will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

まず、本発明の基となった、鋼板及び鋼管のハイドロフォーム成形時の塑性変形挙動に関する基礎的な検討結果を説明する。
(a)図1は、鋼板のハイドロフォーム成形試験の状況を示す説明図である。このハイドロフォーム成形試験機1では、ダイス2及びホルダ3により液圧バルジ試験片4が固定されており、液圧バルジ試験片4の内部に供給される液体5の圧力により、液圧バルジ試験片4には直径が100mmの張出部が成形される。このハイドロフォーム成形試験における液圧バルジ試験片4の張出部の限界張出高さは、液圧バルジ試験片4である鋼板の単軸引張の伸びと、概ね正の相関関係にある。
First, the fundamental examination result regarding the plastic deformation behavior at the time of hydroforming of a steel plate and a steel pipe, which is the basis of the present invention, will be described.
(a) FIG. 1 is an explanatory view showing the status of a hydroform forming test of a steel sheet. In this hydroform molding test machine 1, a hydraulic bulge test piece 4 is fixed by a die 2 and a holder 3, and a hydraulic bulge test piece is generated by the pressure of the liquid 5 supplied to the inside of the hydraulic bulge test piece 4. 4 is formed with an overhang having a diameter of 100 mm. The limit overhang height of the overhang portion of the hydraulic bulge test piece 4 in this hydroform forming test is generally positively correlated with the uniaxial tensile elongation of the steel plate that is the hydraulic bulge test piece 4.

(b) 図2は、短冊50φ球頭張出試験片6を示す説明図である。この短冊50φ球頭張出試験片6による鋼板の限界張出高さと、鋼管の管端固定条件での限界拡管率{ (破断部鋼管周長−素管周長)/素管周長}×100とは、概ね正の相関関係にある。   (b) FIG. 2 is an explanatory view showing a strip 50φ spherical head protruding test piece 6. FIG. The limit overhang height of the steel plate by this strip 50φ spherical head overhang test piece 6 and the limit tube expansion rate under the tube end fixing condition of the steel pipe {(ruptured part steel pipe circumference-element tube circumference)} × 100 is generally positively correlated.

(c)したがって、鋼板のハイドロフォーム性は、単軸引張の伸びにより評価できるとともに、鋼管のハイドロフォーム性は、短冊50φ球頭張出高さにより評価できる。このため、ハイドロフォーム性が良好な鋼板とは、単軸引張の伸びが大きく、かつ短冊50φ球頭張出高さが高い鋼板を意味する。   (c) Therefore, the hydroformability of the steel sheet can be evaluated by uniaxial tensile elongation, and the hydroformability of the steel pipe can be evaluated by the height of the strip 50φ spherical head protrusion. For this reason, a steel plate with good hydroformability means a steel plate having a large uniaxial tensile elongation and a high strip 50φ spherical head overhang height.

(d)鋼管の管端固定条件でのハイドロフォーム成形における膨出変形は、鋼管の長手方向の変形が拘束された平面歪み変形であり、平面歪み変形においては、変形の初期から3軸応力が発生する。このため、セメンタイトやマルテンサイトならびにパーライト等の硬質な第2相やTiN系粒子等の粗大な介在物が多量に存在すると、これらと軟質なフェライトとの界面を起点として、比較的初期段階に割れが生じる。   (d) Swelling deformation in hydroforming under the condition that the pipe end of the steel pipe is fixed is plane strain deformation in which deformation in the longitudinal direction of the steel pipe is constrained, and in plane strain deformation, triaxial stress is applied from the initial stage of deformation. appear. For this reason, if a large amount of hard inclusions such as cementite, martensite and pearlite and coarse inclusions such as TiN-based particles are present, cracks will occur at a relatively early stage starting from the interface between these and soft ferrite. Occurs.

次に、ハイドロフォーム性に及ぼす影響について、化学成分、製造条件の種々異なる鋼板及び該鋼板を素材とした電縫鋼管を製造して検討を行った結果、以下の知見を得た。
(e)鋼管では、造管時に導入されるひずみの時効により、延性とハイドロフォーム性とが劣化する。
Next, the effects on hydroformability were investigated by producing steel sheets with different chemical components and production conditions and ERW steel pipes made from the steel sheets, and the following findings were obtained.
(e) In steel pipes, ductility and hydroformability deteriorate due to aging of strain introduced during pipe making.

(f)TiやNb等の析出元素と、C、Nの含有量を、炭化物、窒化物及び炭窒化物が生成するのに必要十分な量に調整し、冷却条件を最適化することによりほぼフェライト単相(フェライト体積率95%以上)となり、さらに、数nm〜数10nmオーダーの微細なTi、Nb炭化物が多量に析出して高強度を有する鋼板となる。   (f) By adjusting the content of precipitated elements such as Ti and Nb, and C and N to the necessary and sufficient amounts for the formation of carbides, nitrides and carbonitrides, and by optimizing the cooling conditions, It becomes a ferrite single phase (ferrite volume ratio of 95% or more), and further, a large amount of fine Ti and Nb carbides on the order of several nanometers to several tens of nanometers is precipitated to form a steel sheet having high strength.

(g)また、フェライト単相であるために延性及びハイドロフォーム性が向上し、高強度と高い成形性を兼備する高ハイドロフォーム性熱延鋼板となり、さらに、固溶C及び固溶Nが析出物により固定されているため、造管後のひずみ時効による延性及びハイドロフォーム性の劣化がほとんどない。   (g) In addition, since it is a ferrite single phase, ductility and hydroformability are improved, resulting in a high hydroform hot-rolled steel sheet having both high strength and high formability, and solid solution C and solid solution N are precipitated. Since it is fixed by an object, there is almost no deterioration in ductility and hydroformability due to strain aging after pipe making.

以上の検討結果(a)〜(g)に基づき、C:0.01%超0.1%以下とあまりC含有量の高くない鋼種において、Ti:0.03%超0.2%以下、Nb:0.002%以上0.05%以下とし、仕上圧延終了後から巻取りまでの時間を3〜60秒、巻取り温度を300〜700℃とすれば、500MPa以上の強度と、ハイドロフォーム加工による膨出加工の際にも割れを生じにくい優れたハイドロフォーム性とを有するハイドロフォーム加工用熱延鋼板を提供できる。   Based on the above examination results (a) to (g), C: more than 0.01% and 0.1% or less, and steel grades with a very low C content, Ti: more than 0.03% and 0.2% or less, Nb: 0.002% or more and 0.05% or less If the time from finish rolling to winding is 3 to 60 seconds and the winding temperature is 300 to 700 ° C, the strength will be 500 MPa or more, and cracking will occur even during hydroforming. It is possible to provide a hot-rolled steel sheet for hydroforming that has excellent hydroforming properties that are difficult to perform.

次に、本実施の形態のハイドロフォーム加工用熱延鋼板の組成等の限定理由を説明する。
C:0.01%超0.1 %以下
Cは、炭化物による析出強化のために必要な元素である。析出強化を利用して500MPa以上の高強度を確保するために、Cを0.01%超含有する。しかしながら、C含有量が0.1 %を超えると硬質な第2相の体積率の増加等により、ハイドロフォーム性が劣化する。そこで、本実施の形態では、C含有量は0.01%超0.1%以下と限定する。同様の観点から、C含有量の上限は0.08%であることが望ましく、下限は0.03%であることが望ましい。
Next, the reasons for limitation such as the composition of the hot-rolled steel sheet for hydroforming according to the present embodiment will be described.
C: more than 0.01% and 0.1% or less C is an element necessary for precipitation strengthening by carbides. In order to secure a high strength of 500 MPa or more using precipitation strengthening, C is contained more than 0.01%. However, if the C content exceeds 0.1%, the hydroformability deteriorates due to an increase in the volume fraction of the hard second phase. Therefore, in the present embodiment, the C content is limited to more than 0.01% and not more than 0.1%. From the same viewpoint, the upper limit of the C content is preferably 0.08%, and the lower limit is preferably 0.03%.

Si:0.01%以上0.5 %以下
Siは、強度と伸びのバランスを向上させるのに有効な元素であり、かかる効果を得るために0.01%以上含有する。しかし、Si含有量が0.5%を超えると、溶接時に溶接金属部でSi系酸化物が生成し、このSi系酸化物が核となって溶接金属割れを起こし易くなる。そこで、本実施の形態では、Si含有量は0.01%以上0.5%以下と限定する。同様の観点から、Si含有量の上限は0.3%であることが望ましく、下限は0.05%であることが望ましい。
Si: 0.01% to 0.5%
Si is an element effective for improving the balance between strength and elongation, and is contained in an amount of 0.01% or more in order to obtain such an effect. However, if the Si content exceeds 0.5%, a Si-based oxide is generated in the weld metal part during welding, and this Si-based oxide becomes a nucleus and easily causes weld metal cracking. Therefore, in the present embodiment, the Si content is limited to 0.01% or more and 0.5% or less. From the same viewpoint, the upper limit of the Si content is desirably 0.3%, and the lower limit is desirably 0.05%.

Mn:0.1%以上2.0%以下
Mnは、0.1%以上含有することにより鋼の強度を上昇させるが、Mn含有量が2.0%を超えると第2相の体積率が増加しハイドロフォーム性が劣化する。そこで、本実施の形態では、Mn含有量は0.1%以上2.0%以下と限定する。同様の観点から、Mn含有量の上限は1.5%であることが望ましく、下限は0.3%であることが望ましい。
Mn: 0.1% to 2.0%
When Mn is contained in an amount of 0.1% or more, the strength of the steel is increased. However, if the Mn content exceeds 2.0%, the volume fraction of the second phase increases and the hydroformability deteriorates. Therefore, in the present embodiment, the Mn content is limited to 0.1% or more and 2.0% or less. From the same viewpoint, the upper limit of the Mn content is desirably 1.5%, and the lower limit is desirably 0.3%.

P:0.04%以下
Pは、時効を促進させる効果を有し、また偏析し易い元素である。多量に含有する場合には加工性の低下を招き、特に、その含有量が0.04%を超えると偏析が著しくなって加工性の低下が極めて大きくなる。そこで、本実施の形態では、P含有量は0.04%以下と限定する。
P: 0.04% or less P is an element having an effect of promoting aging and easily segregating. When it is contained in a large amount, the workability is deteriorated. In particular, when the content exceeds 0.04%, segregation becomes remarkable and the workability is greatly reduced. Therefore, in the present embodiment, the P content is limited to 0.04% or less.

S:0.03%以下
Sは、ハイドロフォーム性を劣化させる硫化物を生成するため、可能な限り低減する必要がある。しかし、本発明における他の成分添加によるハイドロフォーム性の向上の度合、また製鋼工程でのコストを勘案し、本実施の形態では、S含有量は0.03%以下と限定する。
S: 0.03% or less S, in order to produce a sulfide to deteriorate the hydroformed property, it is necessary to reduce as much as possible. However, the S content is limited to 0.03% or less in the present embodiment in consideration of the degree of improvement in hydroformability by addition of other components in the present invention and the cost in the steelmaking process.

Al:0.001 %以上0.1 %以下
Alは、0.001%以上含有することにより鋼の脱酸に有用である。しかし、Al含有量が0.1 %を超えると、粗大なアルミナ系介在物が増加してハイドロフォーム性が劣化するとともに溶接時の溶接金属部においてAl系酸化物が増加し、これが核となって溶接割れを起こし易くなる。そこで、本実施の形態では、Al含有量は0.001%以上0.1%以下と限定する。同様の観点から、Al含有量の上限は0.07%であることが望ましく、下限は0.01%であることが望ましい。
Al: 0.001% to 0.1%
Al is useful for deoxidizing steel by containing 0.001% or more. However, if the Al content exceeds 0.1%, coarse alumina inclusions increase and hydroformability deteriorates, and Al-based oxides increase in the weld metal during welding. Prone to cracking. Therefore, in the present embodiment, the Al content is limited to 0.001% or more and 0.1% or less. From the same viewpoint, the upper limit of the Al content is desirably 0.07%, and the lower limit is desirably 0.01%.

N:0.01%以下
Nは、製鋼工程や鋳造工程において粗大なTiN 系粒子を生成させてハイドロフォーム性を悪化させる。また、鋼板中に固溶Nとして存在すると、ひずみ時効劣化により造管後の成形性を著しく劣化させる。さらに、多量に含有すると固溶Nの増加及び強化に寄与するTi量の減少による強度の低下を起こす。そこで、本実施の形態では、N含有量は0.01%以下と限定する。同様の観点から、N含有量の上限は0.006%であることが望ましい。
N: 0.01% or less N causes the formation of coarse TiN-based particles in the steel making process or the casting process to deteriorate the hydroformability. Moreover, when it exists as solid solution N in a steel plate, the formability after pipe making will deteriorate remarkably by strain aging deterioration. Furthermore, when it contains abundantly, the solid solution N will increase, and the strength will decrease due to the decrease in the amount of Ti that contributes to strengthening. Therefore, in the present embodiment, the N content is limited to 0.01% or less. From the same viewpoint, the upper limit of the N content is preferably 0.006%.

Ti:0.03%超0.2%以下
Tiは、TiN系粒子及びTiC系粒子などの析出による固溶N及び固溶Cの低減による耐時効性の向上及び強化に寄与する。Ti含有量が0.03%以下であると、加熱時にTiN系粒子が多量に再固溶して耐時効性が劣化する。一方、Ti含有量が0.2%を超えると、延性が劣化すると同時にTiN系粒子の粗大化が起こり、ハイドロフォーム性も低下する。そこで、本実施の形態では、Ti含有量は0.03%超0.2%以下と限定する。同様の観点から、Ti含有量の上限は0.17%であることが望ましく、下限は0.035%であることが望ましい。
Ti: more than 0.03% and less than 0.2%
Ti contributes to improvement and strengthening of aging resistance by reducing solid solution N and solid solution C by precipitation of TiN-based particles and TiC-based particles. When the Ti content is 0.03% or less, a large amount of TiN particles are re-dissolved during heating and the aging resistance deteriorates. On the other hand, if the Ti content exceeds 0.2%, the ductility deteriorates, and at the same time, the TiN-based particles become coarse and the hydroformability also decreases. Therefore, in the present embodiment, the Ti content is limited to more than 0.03% and 0.2% or less. From the same viewpoint, the upper limit of the Ti content is preferably 0.17%, and the lower limit is preferably 0.035%.

Nb:0.002 %以上0.05%以下
Nbは、Tiと同様に主に析出強化に寄与する。さらに、Ti及びNbそれぞれの析出温度域が異なるため、Ti及びNbを複合添加することにより、冷却中の析出を短時間で完了させ、効率的に固溶C及び固溶Nの低減を図ることができ、耐時効性を一層向上させる。一方、造管時などの溶接熱影響部の軟化を抑制する効果も有する。これらの効果はNb含有量が0.002%未満では得られない。しかし、Nb含有量が0.05%を超えると、延性が劣化するとともにTiに比べて高価であるためにコストが嵩む。そこで、本実施の形態では、Nb含有量は0.002%以上0.05%以下と限定する。同様の観点から、Nb含有量の上限は0.04%であることが望ましく、下限は0.01%であることが望ましい。
Nb: 0.002% to 0.05%
Nb mainly contributes to precipitation strengthening, like Ti. Furthermore, since the precipitation temperature ranges of Ti and Nb are different, by adding Ti and Nb in combination, precipitation during cooling is completed in a short time, and solid solution C and solid solution N are efficiently reduced. Can improve aging resistance. On the other hand, it also has the effect of suppressing softening of the weld heat affected zone during pipe making. These effects cannot be obtained when the Nb content is less than 0.002%. However, if the Nb content exceeds 0.05%, the ductility deteriorates and the cost increases because it is more expensive than Ti. Therefore, in this embodiment, the Nb content is limited to 0.002% or more and 0.05% or less. From the same viewpoint, the upper limit of the Nb content is preferably 0.04%, and the lower limit is preferably 0.01%.

V:0.3 %未満、Mo:0.3 %未満
V、Moは、いずれも、任意添加元素であってTiと同様に析出強化元素であり、強度の向上に有効である。しかし、それぞれの含有量が0.3%以上になると、延性が劣化するとともにTiに比べて高価であるためにコストが嵩む。そこで、本実施の形態では、V含有量は0.3 %未満、Mo含有量は0.3 %未満と、することが望ましい。
V: less than 0.3%, Mo: less than 0.3% V, Mo are all a precipitation strengthening element like the Ti be any additive element, is effective in improving the strength. However, when the respective contents are 0.3% or more, the ductility deteriorates and the cost is increased because it is more expensive than Ti. Therefore, in the present embodiment, it is desirable that the V content is less than 0.3% and the Mo content is less than 0.3%.

Ca :0.0002%以上0.01%以下
Caは、任意添加元素であって、いっそうのハイドロフォーム性の向上を目的に添加される。Caは、溶鋼中に酸化物として存在してTiN 系粒子の析出核となり、TiN 系粒子を微細化するためにこのTiN 系粒子を起点とした割れが減少し、ハイドロフォーム性が向上する。かかる効果を奏するために、Caは0.0002%以上含有する。しかし、Ca含有量が0.01%を超えると、溶接時の溶接金属部における酸化物を増加させ、酸化物を起点とした溶接割れを起こし易くなる。そこで、本実施の形態では、Ca含有量は0.0002%以上0.01%以下と限定する。なお、「TiN 系粒子」とは、製鋼段階、溶鋼中、スラブの凝固過程で生成するTiとNとを含有する粒子で、Nbが含有されるいわゆる(Ti、Nb)Nとして表記されるものも含む。
Ca: 0.0002% to 0.01%
Ca is an optional additive element and is added for the purpose of further improving the hydroformability. Ca exists as an oxide in the molten steel and becomes the precipitation nucleus of TiN-based particles. To refine the TiN-based particles, the cracks originating from these TiN-based particles are reduced and the hydroformability is improved. In order to exhibit such an effect, Ca is contained by 0.0002% or more. However, if the Ca content exceeds 0.01%, the oxide in the weld metal part during welding is increased, and it becomes easy to cause a weld crack starting from the oxide. Therefore, in the present embodiment, the Ca content is limited to 0.0002% or more and 0.01% or less. “TiN-based particles” are particles containing Ti and N generated during the steelmaking stage, in molten steel, and in the solidification process of slabs, and are expressed as so-called (Ti, Nb) N containing Nb. Including.

−0.15<4(C+N)−(Ti+V+Nb/2+Mo/2)<0.2
本実施の形態のハイドロフォーム加工用熱延鋼板では、C、N、Ti、Nb、V及びMoの含有量が、−0.15<4(C+N)−(Ti+V+Nb/2+Mo/2)<0.2を満足する。ここで、各元素記号は各元素の含有量(質量%)を示す。
−0.15 <4 (C + N) − (Ti + V + Nb / 2 + Mo / 2) <0.2
In the hot-rolled steel sheet for hydroforming according to the present embodiment, the contents of C, N, Ti, Nb, V, and Mo satisfy −0.15 <4 (C + N) − (Ti + V + Nb / 2 + Mo / 2) <0.2. . Here, each element symbol indicates the content (% by mass) of each element.

仕上圧延終了後から巻取るまでの間に、フェライト変態と炭化物の析出とが活発になり、余剰なCはセメンタイトやパーライト等として析出する。この際に、C、N、Ti、Nb、V及びMoの含有量が、−0.15<4(C+N)−(Ti+V+Nb/2+Mo/2)<0.2を満足すれば、得られるハイドロフォーム加工用熱延鋼板のフェライト体積率は95%以上となる。4(C+N)−(Ti+V+Nb/2+Mo/2)の値が0.2%未満であれば略フェライト単相(フェライト体積率95%以上)となり、延性及びハイドロフォーム性が向上し、ひずみ時効劣化を生じない。一方、4(C+N)−(Ti+V+Nb/2+Mo/2)の値が−0.15以下になると、TiやNb等の析出元素が固溶して延性が劣化し、析出物の粗大化も起こり易くなるためにハイドロフォーム性が劣化する。   Between the end of finish rolling and winding, ferrite transformation and carbide precipitation become active, and excess C precipitates as cementite, pearlite, and the like. At this time, if the contents of C, N, Ti, Nb, V and Mo satisfy −0.15 <4 (C + N) − (Ti + V + Nb / 2 + Mo / 2) <0.2, the obtained hot rolling for hydroform processing is obtained. The ferrite volume fraction of the steel sheet is 95% or more. If the value of 4 (C + N)-(Ti + V + Nb / 2 + Mo / 2) is less than 0.2%, it becomes a substantially ferrite single phase (ferrite volume fraction of 95% or more), improving ductility and hydroformability, and not causing strain aging deterioration. . On the other hand, when the value of 4 (C + N)-(Ti + V + Nb / 2 + Mo / 2) is -0.15 or less, precipitation elements such as Ti and Nb are solid-dissolved and the ductility deteriorates, and the coarsening of the precipitate is likely to occur. Hydroformability deteriorates.

そこで、本実施の形態では、4(C+N)−(Ti+V+Nb/2+Mo/2)の値は、−0.15超0.2未満と限定する。同様の観点から、この値は、−0.1以上であること、又は0.15以下であることが、それぞれ望ましい。
上記以外の組成は、残部Fe及び不可避的不純物である。
Therefore, in this embodiment, the value of 4 (C + N) − (Ti + V + Nb / 2 + Mo / 2) is limited to more than −0.15 and less than 0.2. From the same viewpoint, this value is desirably −0.1 or more or 0.15 or less, respectively.
The composition other than the above is the balance Fe and inevitable impurities.

引張強度:500(MPa)以上、引張強度(MPa)×単軸引張伸び(%):13500(MPa・%)以上
本実施の形態のハイドロフォーム加工用熱延鋼板は、JIS Z 2201記載の5号引張試験片における引張強度が500(MPa)以上、かつ、引張強度(MPa)と全伸び(%)との積が13500(MPa・%)以上である。
Tensile strength: 500 (MPa) or more, Tensile strength (MPa) x Uniaxial tensile elongation (%): 13500 (MPa ·%) or more The hot-rolled steel sheet for hydroforming according to this embodiment is described in JIS Z 2201. The tensile strength of the No. tensile test piece is 500 (MPa) or more, and the product of the tensile strength (MPa) and the total elongation (%) is 13500 (MPa ·%) or more.

鋼板の引張強度が小さいと、車体軽量化、車体剛性向上などの効果が小さく、また、伸びが小さい場合には、鋼板のハイドロフォーミングで成形できる形状が制限されてしまう。本実施の形態では、これらの2つの特性が高レベルでバランスしていることが必要であり、引張強度500(MPa)以上、引張強度(MPa)×単軸引張伸び(%)を13500(MPa・%)以上が必要である。   If the tensile strength of the steel sheet is small, the effect of reducing the weight of the vehicle body and improving the rigidity of the vehicle body is small, and if the elongation is small, the shape that can be formed by hydroforming of the steel sheet is limited. In this embodiment, it is necessary that these two characteristics are balanced at a high level, and the tensile strength is 500 (MPa) or more, and the tensile strength (MPa) × uniaxial tensile elongation (%) is 13500 (MPa).・%) Or more is required.

また、この鋼板を素材として造管した電縫鋼管においては、JIS Z 2201記載の11号引張試験片における鋼管強度と管端を固定した状態での限界拡管率との積{ (鋼管強度(MPa)×管端固定状態での限界拡管率(%) }が6000(MPa・%)以上である。すなわち、チューブハイドロフォーム加工においても、これらの2つの特性がバランスしていることが必要であり、例えば鋼管の引張強度6000 MPaの鋼管は10%以上の限界拡管率を有していなくてはならない。   In addition, in the ERW pipe made of this steel plate, the product of the steel pipe strength in the No. 11 tensile test piece described in JIS Z 2201 and the limit pipe expansion ratio with the pipe end fixed {(steel pipe strength (MPa ) × Temperature expansion rate (%) when the tube end is fixed} is 6000 (MPa ·%) or more, that is, these two characteristics must be balanced in tube hydroforming. For example, a steel pipe having a tensile strength of 6000 MPa, for example, must have a critical expansion ratio of 10% or more.

次に、本実施の形態のハイドロフォーム加工用熱延鋼板の製造方法を説明する。
まず、上述した鋼組成を有する、例えば連続鋳造スラブ等の鋼塊又は鋼片を、1150℃以上とする。熱間圧延に供する鋼塊又は鋼片の温度が1150℃未満であると、鋼塊又は鋼片中の粗大なTiCが十分に固溶せずに粗大なまま残存し、ハイドロフォーム性が劣化するばかりでなく、冷却中に析出して強化に寄与する微細析出物の減少により所定の強度の確保が困難となる場合があるからである。そこで、本実施の形態では、鋼塊又は鋼片の温度を1150℃以上と限定する。同様の観点から、好ましくは1200℃以上であり、より好ましくは1230℃以上である。ただし、TiN系粒子の再固溶を抑制するためには、熱間圧延に供する鋼塊又は鋼片の温度は1400℃以下が好ましい。
Next, the manufacturing method of the hot-rolled steel sheet for hydroforming according to the present embodiment will be described.
First, a steel ingot or steel slab such as a continuously cast slab having the above-described steel composition is set to 1150 ° C. or higher. If the temperature of the steel ingot or steel slab subjected to hot rolling is less than 1150 ° C, the coarse TiC in the steel ingot or steel slab does not sufficiently dissolve but remains coarse and the hydroformability deteriorates Not only that, it is sometimes difficult to ensure a predetermined strength due to the reduction of fine precipitates that precipitate during cooling and contribute to strengthening. Therefore, in the present embodiment, the temperature of the steel ingot or steel slab is limited to 1150 ° C. or higher. From the same viewpoint, it is preferably 1200 ° C or higher, more preferably 1230 ° C or higher. However, in order to suppress re-dissolution of TiN-based particles, the temperature of the steel ingot or steel slab subjected to hot rolling is preferably 1400 ° C. or lower.

なお、本発明においては熱間圧延に供する鋼塊又は鋼片の温度が1150℃以上であればよいので、1150℃未満の温度まで低下した鋼塊又は鋼片を1150℃以上に加熱する態様のみならず、連続鋳造後の鋼塊や分塊圧延後の鋼片を1150℃未満の温度まで低下させることなしに熱間圧延に供する態様も含まれる。   In the present invention, the temperature of the steel ingot or steel slab subjected to hot rolling only needs to be 1150 ° C. or higher, so only the embodiment in which the steel ingot or steel slab lowered to a temperature below 1150 ° C. is heated to 1150 ° C. or higher. In addition, a mode is also included in which the steel ingot after continuous casting or the steel slab after partial rolling is subjected to hot rolling without being lowered to a temperature of less than 1150 ° C.

このようにして鋼塊又は鋼片を所定の温度にした後に熱間圧延を行う。そして、熱間圧延を、(Ar点+100)℃以下(Ar点−50)℃以上の仕上温度で終了する。仕上温度が(Ar点+100) ℃ 超であると、変態前のオーステナイト粒径が大きいために鋼の焼入れ性が高く、第2相の体積率が増加してハイドロフォーム性が劣化する。 In this way, hot rolling is performed after the steel ingot or steel slab is brought to a predetermined temperature. Then, the hot rolling is finished at a finishing temperature of (Ar 3 points + 100) ° C. or less (Ar 3 points−50) ° C. or more. When the finishing temperature exceeds (Ar 3 points +100) ° C., the austenite grain size before transformation is large, so that the hardenability of the steel is high, the volume fraction of the second phase is increased, and the hydroformability is deteriorated.

Ar点未満のフェライトとオーステナイトの二相域で圧延を行うと、フェライト粒に歪みが加わり、不均一な加工フェライトが残存し易い。しかしながら、仕上圧延温度がAr点以下であっても(Ar−50)℃までであれば、フェライトの面積率も少なく、不均一な加工フェライトの生成が少ないために、加工性を劣化させることはない。 When rolling is performed in a two-phase region of ferrite and austenite with less than 3 Ar, the ferrite grains are distorted and unevenly processed ferrite tends to remain. However, the finish rolling temperature is equal to be (Ar 3 -50) ° C. A three or less Ar, the area ratio of ferrite is small and because generation is less uneven deformed ferrite, degrades the workability There is nothing.

そこで、本発明では、熱間圧延時の仕上圧延温度は(Ar点+100)℃以下(Ar点−50)℃以上と限定する。
このようにして仕上圧延を終了した後にコイルに巻取るが、仕上圧延を終了した時から巻取りを開始する時までに要する時間を3秒以上60秒以下とし、300℃以上700℃以下で巻き取る。
Therefore, in the present invention, the finish rolling temperature during hot rolling is limited to (Ar 3 points + 100) ° C. or less (Ar 3 points−50) ° C. or more.
After finishing the finish rolling in this way, it is wound on the coil. The time required from the end of finish rolling to the start of winding is 3 to 60 seconds, and the winding is performed at 300 to 700 ° C. take.

仕上圧延の終了した時から巻取りを開始する時までに要する時間が3秒未満であると、フェライトの生成が十分に得られず、低温で析出する硬質第二相の増加により鋼板のハイドロフォーム性が劣化するとともに、固溶C及び固溶Nが増加するために鋼管のひずみ時効劣化を生じる。一方、仕上圧延の終了した時から巻取りを開始する時までに要する時間が60秒を超えると、冷却中に析出するTiやNb等の炭化物が粗大化して強度及びハイドロフォーム性が劣化する。そこで、本実施の形態では、仕上圧延を終了した時から巻取りを開始する時までに要する時間は、3秒以上60秒以下と限定する。同様の観点から、この時間は10秒以上であることが望ましく、また40秒以下であることが望ましい。   If the time required from the end of finish rolling to the start of winding is less than 3 seconds, sufficient formation of ferrite will not be obtained and the hydroform of the steel sheet will increase due to an increase in the hard second phase that precipitates at low temperatures. As a result, the aging of the steel pipe is deteriorated due to an increase in solute C and solute N. On the other hand, if the time required from the end of finish rolling to the start of winding exceeds 60 seconds, carbides such as Ti and Nb that precipitate during cooling coarsen and the strength and hydroformability deteriorate. Therefore, in the present embodiment, the time required from the time when finish rolling is finished to the time when winding is started is limited to 3 seconds or more and 60 seconds or less. From the same viewpoint, this time is desirably 10 seconds or more, and desirably 40 seconds or less.

また、巻取り温度が300℃未満であると、硬質な第2相の生成により延性及びハイドロフォーム性が劣化する。一方、巻取り温度が700℃超であると、炭化物の粗大化によりハイドロフォーム性が劣化し、強度も低下する。そこで、本実施の形態では、巻取り温度は300℃以上700℃以下と限定する。同様の観点から、巻取り温度の下限は350℃であることが好ましく、400℃であることがより好ましく、巻取り温度の上限は650℃であることが好ましく、600℃であることがさらに望ましい。   If the coiling temperature is less than 300 ° C., the ductility and hydroformability deteriorate due to the formation of a hard second phase. On the other hand, when the coiling temperature is higher than 700 ° C., the hydroformability deteriorates due to the coarsening of the carbide, and the strength also decreases. Therefore, in this embodiment, the coiling temperature is limited to 300 ° C. or more and 700 ° C. or less. From the same viewpoint, the lower limit of the winding temperature is preferably 350 ° C, more preferably 400 ° C, and the upper limit of the winding temperature is preferably 650 ° C, more preferably 600 ° C. .

このようにして、本実施の形態によれば、500MPa以上の強度と、ハイドロフォーム加工による膨出加工の際にも割れを生じることがない優れたハイドロフォーム性とを有するハイドロフォーム加工用熱延鋼板及びハイドロフォーム加工用電縫鋼管を、ハイドロフォーム加工後に熱処理を行うことなく、低コストで提供することができる。   In this way, according to the present embodiment, hot rolling for hydrofoaming having a strength of 500 MPa or more and excellent hydrofoaming properties that do not cause cracking during bulging by hydrofoaming. It is possible to provide a steel plate and an electric resistance welded steel pipe for hydroforming at low cost without performing heat treatment after hydroforming.

さらに、本発明を実施例を参照しながらより具体的に説明する。
表1に示す組成を有する16の鋼種A〜Pを溶製してスラブとした。このスラブを、表2に示す製造条件(スラブ加熱温度、仕上温度、仕上圧延を終了した時から巻取りを開始する時までに要する時間(*2)、巻取り温度)で板厚2.0mm の熱延鋼板とした。
Furthermore, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Sixteen steel types A to P having the compositions shown in Table 1 were melted to form slabs. This slab has a sheet thickness of 2.0 mm under the manufacturing conditions shown in Table 2 (slab heating temperature, finishing temperature, time required from the completion of finish rolling to the start of winding (* 2), winding temperature). A hot-rolled steel sheet was obtained.

この熱延鋼板を圧延方向が管軸方向となるように円筒状に成形してから継目部を電気抵抗溶接して、直径:60.5mm、肉厚:2.0mmの電縫鋼管とした。
そして、熱延鋼板の機械特性は、圧延方向に対して直角方向からJIS Z 2201に規定されている5号引張試験片を切り出して、室温で引張試験を行うことにより、引張強度及び全伸びを測定した。
This hot-rolled steel sheet was formed into a cylindrical shape so that the rolling direction was the pipe axis direction, and the seam portion was subjected to electric resistance welding to obtain an ERW steel pipe having a diameter of 60.5 mm and a wall thickness of 2.0 mm.
The mechanical properties of the hot-rolled steel sheet are determined by cutting out the No. 5 tensile test piece specified in JIS Z 2201 from the direction perpendicular to the rolling direction and conducting a tensile test at room temperature to obtain the tensile strength and total elongation. It was measured.

また、図2に示す短冊50φ球頭張出試験片の長辺hが圧延方向に対して直角方向となるように切り出し、図3(a) にその主要部の構成を抽出して示す短冊50φ球頭張出試験機7を用いて短冊50φ球頭張出試験を行った。なお、図3(a)における符号8は上金型を、符号9は下金型を、符号10は直径50mmの球頭ポンチを、符号11は短冊50φ球頭張出試験片を、それぞれ示す。   In addition, the strip 50φ spherical head overhang test piece shown in FIG. 2 is cut out so that the long side h is perpendicular to the rolling direction, and the configuration of the main part is extracted and shown in FIG. 3 (a). Using a ball head overhang test machine 7, a strip 50φ ball head overhang test was conducted. In FIG. 3 (a), reference numeral 8 indicates an upper mold, reference numeral 9 indicates a lower mold, reference numeral 10 indicates a ball-head punch having a diameter of 50 mm, and reference numeral 11 indicates a strip 50φ ball-head protruding test piece. .

そして、図3(b) に示すように短冊50φ球頭張出試験片11に割れ12が発生した時の張出高さを測定した。また、鋼板のハイドロフォーム成形は、図1に示すハイドロフォーム成形試験機1を用いて下方から水を注入して鋼板を張出させ、この際の張出高さを測定した。   Then, as shown in FIG. 3 (b), the overhang height when the crack 12 occurred in the strip 50φ spherical head overhang test piece 11 was measured. In addition, the hydroform forming of the steel sheet was performed by injecting water from below using the hydroform forming test machine 1 shown in FIG. 1 to stretch the steel sheet, and measuring the overhang height at this time.

一方、電縫鋼管の機械特性は、JIS Z 2201に規定されている11号引張試験片を切り出して室温で引張試験を行って引張強さと全伸びとを測定した。また、ハイドロフォーム成形は、図4(a) に示す鋼管17のハイドロフォーム成形試験機13の上金型14及び下金型15を用いて、鋼管17の管端を固定した状態で鋼管17内に水で内圧をかけて、鋼管17を上下の金型14、15により形成された空間16内に膨れ出させた。そして、図4(b) に示すように鋼管17にバースト部18を生じるまで行い、バースト部18を含む拡管部19の周長を測定した。そして、限界拡管率=(破断部鋼管周長−素管周長)/素管周長×100(%)により、限界拡管率を求めた。   On the other hand, regarding the mechanical properties of the electric resistance welded steel pipe, No. 11 tensile test piece defined in JIS Z 2201 was cut out and subjected to a tensile test at room temperature to measure tensile strength and total elongation. Hydroform molding is performed in the steel pipe 17 with the pipe end of the steel pipe 17 fixed using the upper mold 14 and the lower mold 15 of the hydroform molding test machine 13 for the steel pipe 17 shown in FIG. 4 (a). The steel pipe 17 was swollen into the space 16 formed by the upper and lower molds 14 and 15 by applying internal pressure with water. Then, as shown in FIG. 4 (b), the process was performed until the burst portion 18 was formed in the steel pipe 17, and the circumference of the expanded portion 19 including the burst portion 18 was measured. And the limit pipe expansion rate was calculated | required by the limit pipe expansion rate = (rupture part steel pipe peripheral length-elementary pipe perimeter) / element pipe perimeter x 100 (%).

表2に、本発明により製造された熱延鋼板及び比較鋼板それぞれの特性(TS、TS・El)と、液圧張出高さ、短冊50φ球頭張出高さ)と、電縫鋼管の特性(TS、TS・限界拡管率)とを、まとめて示す。   Table 2 shows the characteristics of each of the hot-rolled steel sheet and comparative steel sheet manufactured according to the present invention (TS, TS · El), hydraulic overhang height, strip 50φ ball head overhang height), and ERW steel pipe. The characteristics (TS, TS / marginal expansion rate) are shown together.

表1及び表2に示すように、本発明で規定する条件を満足して製造された鋼板及び電縫鋼管(試番1〜12)は、各々の引張強度に対し、優れた伸び及び限界拡管率を示しており、ハイドロフォーム加工用熱延鋼板又は電縫鋼管として好適であることがわかる。   As shown in Tables 1 and 2, the steel sheets and ERW steel pipes (test numbers 1 to 12) manufactured to satisfy the conditions specified in the present invention have excellent elongation and limit expansion for each tensile strength. The rate is shown and it turns out that it is suitable as a hot-rolled steel sheet or an electric-welded steel pipe for hydroforming.

一方、C含有量 、Mn含有量及びTi含有量が過多である試番13〜15は、鋼板及び電縫鋼管ともに同強度レベルの本発明例と比較すると、伸び又は限界拡管率が低く、加工性が劣ることがわかる。   On the other hand, the test numbers 13 to 15 in which the C content, Mn content and Ti content are excessive are low in the elongation or the limit tube expansion ratio in comparison with the present invention example having the same strength level in both the steel plate and the ERW steel pipe. It turns out that the nature is inferior.

また、Ti添加量が過少である試番16では、鋼板の特性は比較的優れるものの、造管後の電縫鋼管の延性及び限界拡管率が劣化していることがわかる。   Moreover, in the trial number 16 where Ti addition amount is too small, it can be seen that although the properties of the steel sheet are comparatively excellent, the ductility and the limit pipe expansion rate of the ERW steel pipe after pipe forming are deteriorated.

Figure 0004363345
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Figure 0004363345
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鋼板のハイドロフォーム成形試験の状況を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the condition of the hydroform shaping | molding test of a steel plate. 短冊50φ球頭張出試験片を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a strip 50phi spherical head protruding test piece. 図3(a) は、短冊50φ球頭張出試験機の主要部の構成を抽出して示す説明図であり、図3(b)は、割れが発生した短冊50φ球頭張出試験片を示す説明図である。Fig. 3 (a) is an explanatory diagram showing the configuration of the main part of a strip 50φ ball head overhang test machine. Fig. 3 (b) shows a strip 50φ ball head overhang test piece with cracks. It is explanatory drawing shown. 図4(a) は、鋼管のハイドロフォーム成形試験機を示す説明図であり、図4(b)は、バースト部を生じた鋼管を示す説明図である。FIG. 4 (a) is an explanatory view showing a hydroforming tester for steel pipes, and FIG. 4 (b) is an explanatory view showing a steel pipe having a burst portion.

符号の説明Explanation of symbols

1 ハイドロフォーム成形試験機
2 ダイス
3 ホルダ
4 液圧バルジ試験片
5 液体
6 短冊50φ球頭張出試験片
7 短冊50φ球頭張出試験機
8 上金型
9 下金型
10 球頭ポンチ
11 短冊50φ球頭張出試験片
12 割れ
13 ハイドロフォーム成形試験機
14 上金型
15 下金型
16 空間
17 鋼管
18 バースト部
19 拡管部
1 Hydroform molding tester
2 dice
3 Holder
4 Hydraulic bulge specimen
5 liquid
6 Strip 50φ head test piece
7 Strip 50φ ball head tester
8 Upper mold
9 Lower mold
10 ball head punch
11 Strip 50φ head test piece
12 crack
13 Hydroform molding tester
14 Upper mold
15 Lower mold
16 space
17 Steel pipe
18 Burst part
19 Expansion section

Claims (5)

質量%で、C:0.01%超0.1%以下、Si:0.01%以上0.5%以下、Mn:0.1%以上2.0%以下、P:0.04%以下、S:0.03%以下、Al:0.001%以上0.1%以下、Ti:0.03%超0.2%以下、Nb:0.002%以上0.05%以下、N:0.01%以下、さらに下記(a)式を満足し、残部Fe及び不純物からなる鋼組成を有し、引張強度が500(MPa)以上であるとともに引張強度(MPa)×単軸引張伸び(%)が13500(MPa・%)以上であることを特徴とするハイドロフォーム加工用熱延鋼板。
−0.15<4(C+N)−(Ti+V+Nb/2+Mo/2)<0.2 ・・・・・(a)
In mass%, C: more than 0.01%, 0.1% or less, Si: 0.01% or more, 0.5% or less, Mn: 0.1% or more, 2.0% or less, P: 0.04% or less, S: 0.03% or less, Al: 0.001% or more, 0.1% Ti: more than 0.03% and 0.2% or less, Nb: 0.002% or more and 0.05% or less, N: 0.01% or less, further satisfies the following formula (a), has a steel composition consisting of the balance Fe and impurities, and has a tensile strength. Is a hot-rolled steel sheet for hydroforming, characterized by a tensile strength (MPa) x uniaxial tensile elongation (%) of 13500 (MPa ·%) or more.
−0.15 <4 (C + N) − (Ti + V + Nb / 2 + Mo / 2) <0.2 (a)
さらに、質量%でV:0.3 %未満及び/又はMo:0.3 %未満を含有する請求項1に記載されたハイドロフォーム加工用熱延鋼板。   The hot-rolled steel sheet for hydroforming according to claim 1, further comprising, by mass%, V: less than 0.3% and / or Mo: less than 0.3%. さらに、質量%で、Ca:0.0002%以上0.01%以下を含有する請求項1又は請求項2に記載されたハイドロフォーム加工用熱延鋼板。   The hot-rolled steel sheet for hydroforming according to claim 1 or 2, further comprising, by mass%, Ca: 0.0002% to 0.01%. 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載されたハイドロフォーム加工用熱延鋼板を素材とし、管端固定条件でのハイドロフォーム成形における限界拡管率が下記(b)式を満足することを特徴とするハイドロフォーム加工用電縫鋼管。
鋼管の引張強度(MPa)×限界拡管率(%)≧6000(MPa・%) ・・・・・(b)
ただし、限界拡管率={ (破断部鋼管周長−素管周長)/素管周長}×100
Using the hot-rolled steel sheet for hydroforming as set forth in any one of claims 1 to 3 as a raw material, a limit tube expansion rate in hydroforming under a pipe end fixing condition satisfies the following formula (b): ERW steel pipe for hydroforming.
Tensile strength of steel pipe (MPa) x critical expansion ratio (%) ≥ 6000 (MPa ·%) (b)
However, the limit pipe expansion ratio = {(Ruptured part steel pipe circumference-elementary pipe circumference) / element pipe circumference} x 100
請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載された鋼組成を有する鋼塊又は鋼片を、1150℃以上として熱間圧延を行い、(Ar点+100 ℃) 以下(Ar点−50℃) 以上で該熱間圧延を終了した後、巻取りまでの時間を3秒間以上60秒間以下として300℃以上700℃以下で巻き取ることを特徴とするハイドロフォーム加工用熱延鋼板の製造方法。 A steel ingot or steel slab having the steel composition described in any one of claims 1 to 3 is hot-rolled at 1150 ° C or higher and (Ar 3 points + 100 ° C) or lower (Ar 3 points) −50 ° C.) A hot-rolled steel sheet for hydroforming, characterized in that after the hot rolling is completed, the time until winding is 3 seconds or more and 60 seconds or less and winding is performed at 300 ° C. or more and 700 ° C. or less. Production method.
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